3. 紅山淨水場
2.2 金門地區淨水場供水水質問題及相關處理技術
金門地區共有太湖、榮湖及紅山等三座主要淨水場以及金城服務所，太湖 淨水場、榮湖淨水場為使用湖庫水作為原水來源；紅山淨水場目前因原水湖庫 水質惡化，處理程序未進行操作，目前使用金城服務所之出水供應；金城服務 所為使用地下水為原水，經去除鐵、錳後供應紅山淨水場及金門西半島使用。
淨水場原水來源眾多，且各水庫水質污染程度不同，因此水質惡化程度亦有所 差別，但水中之污染物種相似。然而，因各淨水場供水需求及原水處理技術不 同，導致各水場之供水水質有所差異。依據 2011 年各淨水場每月供水水質檢 測結果(如附錄一)，榮湖淨水場因已於傳統處理程序後增設高級處理單元，其 供水水質良好，而紅山淨水場因採用金門地下水源，其供水水質亦無問題，而 以太湖淨水場供水水質問題最為嚴重，清水中濁度、氨氮、三鹵甲烷及總菌數 等均曾超出飲用水水質標準。主要是因為太湖淨水場淨水處理操作無法有效去 除原水中之有機物、藻類、鐵、錳及氨氮等物質，並衍生清水總三鹵甲烷超標 問題，甚至發生紅蟲污染水質事件，金門自來水廠原水污染物產生之水質問題 及相關處理技術詳述如下︰
有機物
金門自來水廠淨水場之原水受有機物污染嚴重，所有水庫水之總有機碳 (total organic carbon, TOC)高達 10 ~ 20 mg/L(如表 2-1)，顯示原水中存在有 機物含量非常高，且研究指出金門自來水廠原水之親水性及疏水性有機物含量 相當且 SUVA 值低(王，2007)，造成主要淨水處理單元(前氧化、混凝、沉澱或浮 除、過濾及後加氯消毒單元)之操作困難，如耗氯量及混凝劑量增加、沉澱或 浮除效能不彰及過濾操作負荷加重等問題，致過濾水中存在過量的有機物，再 經後加氯消毒而產生過量的總三鹵甲烷，影響飲用水安全。因此，淨水場為了 避免供水系統殘留過量有機物及三鹵甲烷，一般藉由主要淨水處理單元之操作 調整，以有效去除水中有機物。
傳統淨水場在處理成本考量下，通常會在不變更處理程序之前提下，強化 前氧化及混沉效能，以有效提升有機物之去除效率。淨水用之高效能前氧化劑 包括高錳酸鉀及二氧化氯，研究指出使用高錳酸鉀氧化可於水中形成 MnO2
顆粒，兼具氧化及吸附有機物之功效(彭，2001)，而水中添加二氧化氯可提升有機
物氧化之效能，降低水中有機物存在之濃度(陳，2002)。混沉移除有機物之效率提 昇，一般會採用強化混凝，強化混凝即增加混凝劑量，在較低 pH 值(pH 範圍 為 5.5 ~ 6.5)條件下去除水中有機物，而減少後續加氯生成消毒副產物之方 法，若實施強化混凝，於高混凝劑加藥量及低 pH 下混凝，TOC 去除率可達 50 ~ 60%(USEPA, 1999)
。
本研究團隊亦曾研究連江縣自來水廠原水採用強化混凝 增加溶解性有機物（dissolved organic carbon, DOC）去除之可行性，根據馬 祖淨水場原水 DOC 及鹼度值範圍，設定達到強化混凝效能之 DOC 去除率，研究結果顯示，增加硫酸鋁混凝劑量後，水中 DOC 之去除率達 35%以上(連江縣
自來水廠，2011)。此外，若添加高分子聚合物之混凝劑亦能增加水中有機物混沉移
除效果，如聚矽酸鐵混凝劑具有良好的脫色及去除有機物能力、廣泛的 pH 適 用範圍及耗鹼度低等優點(曹，2010)。
除調整前氧化及混凝加藥操作可提昇有機物去除成效外，淨水場亦可採用 活性碳濾材吸附水中不易經混沉及過濾移除之小分子有機物，若搭配前臭氧氧 化則可增加活性碳吸附及生物降解有機物之能力(賴，2002)。另外，淨水場亦可採 用生物濾床處理受有機污染嚴重之原水，藉由濾料擔體可為細菌提供附著點生 長，當濾液經生物濾床後小分子可被生物分解及利用，藉此增加水中 TOC 之 去除率，以減輕後續混沉及過濾單元操作負荷。當傳統的氧化及固液分離程序 無法有效去除水中有機物時，可於傳統處理程序後增設薄膜處理單元，如超過 濾(UF)、奈米過濾(NF)及逆滲透(RO)，金門縣自來水廠曾於 2004 年委託台灣 大學辦理「金門地區淨水場功能評估與改善」計畫，利用綜合性效能評估 (comprehensive performance evaluation, CPE )方法，可以快速有效地協助淨 水場找出在管理、管理、設計、操作、與維護等方面之功能限制因子(limiting factors)，對金門地區具代表性的淨水場進行綜合性功能評估，以了解水場所 面臨的問題並提出改善建議，並在計畫中評估高級處理程序，包括臭氧、活性 碳吸附及薄膜處理技術等單元，探討金門地區原水污染物最佳可行控制技術 (best available control technology, BACT)(台灣大學，2004)，但由於經濟層面之考 量，目前僅榮湖淨水場已於傳統處理程序後新增高級處理設備，而太湖淨水場 預計於 2013 年規劃施作。
水場供水水質改善最適對策評估研究-以金門自來水廠為例計畫背景及文獻回顧 2-9
表2-1 2011年金門自來水廠水庫水水質檢測結果(金門自來水廠，2011) 淨水場
檢項
原水來源
pH
濁度(N T U )
總溶解固體(mg/ L )
總硬度(mg/ L )
氯鹽(mg/ L )
氨氮(mg/ L ) C O D (mg/ L )
總有機碳(mg/ L )
溶氧
(mg/ L )
太湖淨水場太湖水庫8.724.6265.7113.662.00.245.7
16 .9
9.0 田埔水庫8.723.1371.6104.762.70.152.720 .6
7.4 陽明水庫8.725.3196.976.334.50.155.619 .4
10.1 金湖水庫8.413.91415.8345.2638.80.127.68.9
9.1 榮湖淨水場山西水庫8.58.0281.9118.661.30.136.9
12 .9
8.8 榮湖水庫8.829.0779.5221.0280.00.165.022. 0
7.8 金沙水庫8.824.0552.6177.8160.10.152.520 .0
8.7 擎天水庫8.67.2219.298.241.0ND21.77.7
9.3 紅山淨水場蘭湖水庫8.47.2235.1100.650.50.118.1
7 .0
9.0 蓮湖水庫8.418.6482.9161.1160.30.126.59.5
9.1 菱湖水庫8.517.4461.2161.8143.40.142.315. 7
9.2 西湖土窪8.820.1652.3183.3253.60.149.917 .0
10.0 藻類
水庫水為台灣地區飲用水之主要來源，離島地區除海淡廠外，水庫水亦為 離島地區飲用水之主要來源。然而，離島地區 23 座水庫中有 22 座水庫之卡 爾森優養指數呈優養狀態，水質污染相當嚴重(蔡，2007)。金門地區水庫主要以藍 綠藻(如微囊藻、尖頭藻及顫藻)為最優勢之藻種，綠藻次之(吳，2004)，而部分藻 類如微囊藻對於人體有相當之危害性，本研究團隊於 2011 年 8 月份曾分析金 門自來水廠淨水場原水水質發現，原水中存在許多微囊藻、鼓藻、柱胞藻及魚 腥藻(如表 2-2 所示)。環保署於 2007 年曾委託本研究團隊林財富教授辦理「飲 用水水源及水質中產毒藻種及藻類毒素之研究」，發現金門最大之太湖水庫於 每年 2 月 ~ 6 月，水中微囊藻數在 106 ~ 107 cells/mL 之間，均超過世界衛生 組織第二級警戒值(藍綠細菌數大於 100,000 cells/mL)，部分時候甚至達第三 級(藻華浮渣形成)，且含藻華之水中毒素濃度常超過 1 g/L(WHO 飲用水水質 建議值)。由此可知，金門淨水場原水存在藻類滋生嚴重之問題，淨水處理程 序因加氯消毒而衍生消毒副產物(如總三鹵甲烷致癌物)和藻毒，若無法藉由淨 水程序去除，居民飲用水安全將無法保障。
金門自來水廠在 2003 年曾經針對金沙地區之榮湖、金沙、山西和太湖等 四個水庫之水中藻類與水質的關係，並探討自來水加氯作用後產生黃濁或白濁 現象之成因與藻類之關係。結果顯示，四個水庫之水質都已呈過度優養化，榮 湖、金沙和太湖等三個水庫並已屬於超優養級水質，除水中磷、氮等含量過高 外，有機碳和氮之含量也相當高。目前榮湖淨水場之淨水過程雖可去除總磷，
但是只能部份去除有機氮，對於有機物的去除率偏低。此外，要改善目前之自 來水水質，治標之道可從改變目前之淨水過程，加裝有機物去除設備(如生物 處理單元)，才能有效減少水中過量之有機碳和加氯消毒後產生之白濁現象，
經研究分析發現，此白濁物質係屬於膠凝狀有機物，並含有鐵。經實驗室藻類 培養證明，藻類產生之胞外有機物確實會於加氯作用後型成白濁狀沉澱(吳，
2004)
，據此可印證白濁物質之形成與水庫中滋長的特定藻類有關。
金門自來水廠對於金門地面水庫水質超優養化的問題亦相當重視，今年度 於田埔水庫及金沙水庫正在進行「浮生植物植生淨化計畫」，藉由布袋蓮和水 芙蓉來除去水中的氮、磷、有機質及金屬離子，並截除懸浮物及抑制藻類生長。
實施的方式是設置 4 m × 4 m 的塑膠管框架兩千組，在塑膠管框架中種植浮生
淨水場供水水質改善最適對策評估研究-以金門自來水廠為例 計畫背景及文獻回顧
植物。浮生植物以布袋蓮及水芙蓉為主，總初植面積大約一點六公頃。此外，
在經濟部水利署 101 年度委託辦理之「金門地區湖庫水質改善及清淤規劃」
計畫中，預計於山西水庫進行微生物激活技術(bio-stimulation technology)，
藉由添加於水體中好氧性微生物生長所需之養份及酵素等，以增加光合細菌、
藍綠藻等好氧性微生物的生長，加速其消化降解水體及底泥中有機污染物之能 力，同時增加水體溶氧，迅速達到改善水體環境之目的。金門自來水廠希望藉 由湖庫水質改善工程，降低淨水場之處理負荷。
水處理實務上常使用前氧化降低藻類活動力，以有效提升後續混沉移除水 中藻類之成效。目前國內大部分淨水場均使用次氯酸鈉作為前氧化單元之藥 劑，少部分遭遇原水藻類問題之水場曾使用二氧化氯或高錳酸鉀提升藻類混沉 移除效能，各氧化劑應用於淨水消毒上之優缺點彙整如表 2-3 所示。使用次氯 酸鈉氧化時，會破壞藻類細胞而釋出消毒副產物的前質、致臭味物質或具毒性
物質等(Chiou et al., 2010)。若採用二氧化氯消毒可有效增進混沉去除藻類之效能及
減少總三鹵甲烷(total trihalomethanes, TTHM)之生成，但須考量淨水場現場 製備二氧化氯之安全性問題(陳，2007)。另外，高錳酸鉀對於藻類去除亦有相當之 能力，研究指出高錳酸鉀添加處理含藻原水時，加藥量增加藻體之凝聚力越 強，對藻類之去除效果越明顯(王，2007)。添加高錳酸鉀除增進混凝沉澱去除藻類 之 作 用 外 ， 高 錳 酸 鉀 亦 可 提 升 混 沉 移 除 濁 度 與 三 鹵 甲 烷 生 成 潛 能 (trihalomethanes formation potential, TTHMFP)之效率，唯高錳酸鉀使用時會 生成二氧化錳及殘留錳離子於水中而產生色度，通常高錳酸鉀氧化劑可與錳砂
減少總三鹵甲烷(total trihalomethanes, TTHM)之生成，但須考量淨水場現場 製備二氧化氯之安全性問題(陳，2007)。另外，高錳酸鉀對於藻類去除亦有相當之 能力，研究指出高錳酸鉀添加處理含藻原水時，加藥量增加藻體之凝聚力越 強，對藻類之去除效果越明顯(王，2007)。添加高錳酸鉀除增進混凝沉澱去除藻類 之 作 用 外 ， 高 錳 酸 鉀 亦 可 提 升 混 沉 移 除 濁 度 與 三 鹵 甲 烷 生 成 潛 能 (trihalomethanes formation potential, TTHMFP)之效率，唯高錳酸鉀使用時會 生成二氧化錳及殘留錳離子於水中而產生色度，通常高錳酸鉀氧化劑可與錳砂